微细电铸法制备微流控芯片模具的工艺研究
发布时间：2020-12-29 21:01
21世纪以来,科学技术日新月异,传统的分析检测技术也历经着深入的变革。其中,分析设备正经历微型化、集成化和便携化。微流控芯片是微分析系统中成长最快、最有钻探前景的领域。它具有微型化、集成化、试剂消耗量小、选择性好、分析速度快、成本低等优点。该技术已逐步应用到临床诊断、核酸分析、蛋白质分析、细胞筛选、以及环境监测等众多领域,具有广泛的发展前景,然而如今微流控芯片因它的制造工艺较复杂使得生产成本较昂贵,生产效率较低,从而使得它不能获得大规模应用。本文提出一种微细电铸法制备微流控芯片模具的工艺,电铸工艺能获得纳米级的制造精度,适合于制造结构繁杂、高精度要求的金属零部件,并且微电铸成型工艺加工流程简便、成本较低,方便大批量生产。本文采用试验研究与数值模拟相结合的手段,对微细电铸微流控芯片模具制作工艺及性能展开了系统的研究,其中以有限单元法为辅验证了流场和电场的变化对微电铸的影响,从而实现工艺的最终优化,最后提出了微模具以热压方式压印PMMA的方法,验证了微流控芯片模具的性能。首先以金属基底为主要研究对象,通过UV-LIGA技术在其表面制作出掩膜构成微米级微流道,接着通过微细电铸法制备微流控芯片...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２光刻技术示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ??
细制作的过程中，均得到了全面应用，微电铸则是微电子工艺时期一个不可或缺的??生产技术，饱受人们的青睐。??如图１－３所示，电铸是增材成型加工制造的一种，在原则上它属于电化学沉积，??这种Ｘ．艺可以达到纳米级的加制造精度，适合于加工结构复杂、精度高的零件，??并且微电铸成型工艺制造过程便捷、成本低，适于批量：生产，使得微电铸工艺具有??不错的应用远景。这一技术获得了广泛关注，尤其是到上个世纪９０年代之后，它??在工业发达画家获得高度关注，获得了明显的进步，己经在高科技领地得到了重要??应用［３Ｑ］。??＾１１＾??［－Ｗ－??芯模（导电）电沉积?脱模获得零件??图１－３电铸原ａ??Ｆｉｇ．?１－３?Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??微电铸金属镍拥有优秀的物理机械特性和高的耐腐蚀特性，这些使得它普遍应??用于各类繁杂部件的微电铸成品和金属的外观保护，在民用上也有普遍的使用前景。??除此之外，因为金属镍具备很高的电真空性能、优秀的耐蚀性、韧性和优秀的机械??９??
微电铸置艺在ＭＥＭＳ领域中的应用是非常广泛的，是一个可以生产金属三维复??杂结构、传统制作工艺不易制作或制作成本较高的模具复制技术，其应用在微阀、??微传感器、微马达等ＭＥＭＳ器件的制造中，如图１－４所示：??图１＿４?ＭＥＭＳ器件??Ｆｉｇ．?１－４?ＭＥＭＳ?ｄｅｖｉｃｅｓ??微电铸技术以杰出的特色获得了在制造和科研上的使用。不仅提出了—种崭新??的微细制造技术，完成了禽深宽比微器件的制造，与此同时，因为微电铸材料的普??遍性，也很大的拓宽了金属微器件的各种机械性能因素，适应于各种工作条件下的??工作。??１．５本文课题来源及研究内容??１．５．１本文课题来源??本课题组所做的工作得到了国家和地方政府相关部门的大力支持。本文课题是??国家自然科学基金《扫描电极掩膜微电解放电加工表面织构新方法及应用基础研究》??（项目批准号５１５７５１１３）中的＾部分。??１．５．２本文研究内容??针对微细电铸法制备微流控芯片模具中的问题，以有限单元法为辅验证了流场??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微流控芯片模具化学蚀刻制造工艺研究[J]. 王亚坤,郭钟宁,郑文书,刘祥发. 机械设计与制造. 2015(12)
[2]纸芯片微流控技术的发展及应用[J]. 田恬,黄艺顺,林冰倩,魏晓峰,周雷激,朱志,杨朝勇. 分析测试学报. 2015(03)
[3]微流控技术及其应用与发展[J]. 李宇杰,霍曜,李迪,唐校福,史菲,王春青. 河北科技大学学报. 2014(01)
[4]塑料微流控芯片的注塑成型[J]. 宋满仓,刘莹,祝铁丽,杜立群,王敏杰,刘冲. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[5]有限元在金属微结构电铸特性分析中的应用[J]. 郑晓虎,刘远伟,顾锋. 微纳电子技术. 2010(03)
[6]PMMA基连续流式PCR微流控芯片的C02激光直写加工与应用[J]. 祁恒,王贤松,陈涛,马雪梅,姚李英,左铁钏. 中国激光. 2009(05)
[7]MEMS微结构电沉积层均匀性的有限元模拟[J]. 汤俊,汪红,刘瑞,毛胜平,李雪萍,王志民,丁桂甫. 微细加工技术. 2008(05)
[8]微流控芯片模具非平面微电铸技术[J]. 朱学林,郭育华,刘刚,田扬超,褚家如. 功能材料与器件学报. 2008(02)
[9]微电铸技术及其工艺优化进展研究[J]. 李冠男,黄成军,罗磊,郭旻,于中尧,于军. 微细加工技术. 2006(06)
[10]电铸技术的发展及应用[J]. 朱保国,王振龙. 电加工与模具. 2006(05)
博士论文
[1]基于微流控芯片的微结构制品注塑成型工艺技术研究[D]. 刘莹.大连理工大学 2012
[2]微注塑成型充模流动理论与工艺试验研究[D]. 庄俭.大连理工大学 2007
[3]聚合物微流控芯片的制作、检测及仿真研究[D]. 文伟力.吉林大学 2007
[4]UV-LIGA-微细电火花加工组合制造技术基础研究[D]. 明平美.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]注塑成型PMMA微流控芯片热压键合研究[D]. 常宏玲.大连理工大学 2012
[2]微流控芯片注射压缩成型及其可视化的研究[D]. 王学虎.大连理工大学 2010
[3]聚合物微流控芯片压印成型模具关键技术研究[D]. 许龙芳.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[4]微结构塑件注射成型模拟与试验研究[D]. 张传赞.大连理工大学 2008
[5]基于CAE技术的注塑制品翘曲变形研究[D]. 杨虎振.江苏大学 2008
[6]分层微细电铸基础研究及装置设计[D]. 毛计庆.南京航空航天大学 2008
[7]温度压力作用下塑料流动对微通道成形影响的研究[D]. 尉元杰.大连理工大学 2006
[8]微电铸工艺参数对模具质量影响研究[D]. 肖日松.大连理工大学 2006
[9]基于微电铸的微通道热压成形模具制造技术的研究[D]. 褚德南.大连理工大学 2005
[10]聚合物微流控芯片的激光加工技术研究[D]. 朱迅.浙江大学 2004
本文编号：2946311
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２光刻技术示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ??
细制作的过程中，均得到了全面应用，微电铸则是微电子工艺时期一个不可或缺的??生产技术，饱受人们的青睐。??如图１－３所示，电铸是增材成型加工制造的一种，在原则上它属于电化学沉积，??这种Ｘ．艺可以达到纳米级的加制造精度，适合于加工结构复杂、精度高的零件，??并且微电铸成型工艺制造过程便捷、成本低，适于批量：生产，使得微电铸工艺具有??不错的应用远景。这一技术获得了广泛关注，尤其是到上个世纪９０年代之后，它??在工业发达画家获得高度关注，获得了明显的进步，己经在高科技领地得到了重要??应用［３Ｑ］。??＾１１＾??［－Ｗ－??芯模（导电）电沉积?脱模获得零件??图１－３电铸原ａ??Ｆｉｇ．?１－３?Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??微电铸金属镍拥有优秀的物理机械特性和高的耐腐蚀特性，这些使得它普遍应??用于各类繁杂部件的微电铸成品和金属的外观保护，在民用上也有普遍的使用前景。??除此之外，因为金属镍具备很高的电真空性能、优秀的耐蚀性、韧性和优秀的机械??９??
微电铸置艺在ＭＥＭＳ领域中的应用是非常广泛的，是一个可以生产金属三维复??杂结构、传统制作工艺不易制作或制作成本较高的模具复制技术，其应用在微阀、??微传感器、微马达等ＭＥＭＳ器件的制造中，如图１－４所示：??图１＿４?ＭＥＭＳ器件??Ｆｉｇ．?１－４?ＭＥＭＳ?ｄｅｖｉｃｅｓ??微电铸技术以杰出的特色获得了在制造和科研上的使用。不仅提出了—种崭新??的微细制造技术，完成了禽深宽比微器件的制造，与此同时，因为微电铸材料的普??遍性，也很大的拓宽了金属微器件的各种机械性能因素，适应于各种工作条件下的??工作。??１．５本文课题来源及研究内容??１．５．１本文课题来源??本课题组所做的工作得到了国家和地方政府相关部门的大力支持。本文课题是??国家自然科学基金《扫描电极掩膜微电解放电加工表面织构新方法及应用基础研究》??（项目批准号５１５７５１１３）中的＾部分。??１．５．２本文研究内容??针对微细电铸法制备微流控芯片模具中的问题，以有限单元法为辅验证了流场??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微流控芯片模具化学蚀刻制造工艺研究[J]. 王亚坤,郭钟宁,郑文书,刘祥发. 机械设计与制造. 2015(12)
[2]纸芯片微流控技术的发展及应用[J]. 田恬,黄艺顺,林冰倩,魏晓峰,周雷激,朱志,杨朝勇. 分析测试学报. 2015(03)
[3]微流控技术及其应用与发展[J]. 李宇杰,霍曜,李迪,唐校福,史菲,王春青. 河北科技大学学报. 2014(01)
[4]塑料微流控芯片的注塑成型[J]. 宋满仓,刘莹,祝铁丽,杜立群,王敏杰,刘冲. 纳米技术与精密工程. 2011(04)
[5]有限元在金属微结构电铸特性分析中的应用[J]. 郑晓虎,刘远伟,顾锋. 微纳电子技术. 2010(03)
[6]PMMA基连续流式PCR微流控芯片的C02激光直写加工与应用[J]. 祁恒,王贤松,陈涛,马雪梅,姚李英,左铁钏. 中国激光. 2009(05)
[7]MEMS微结构电沉积层均匀性的有限元模拟[J]. 汤俊,汪红,刘瑞,毛胜平,李雪萍,王志民,丁桂甫. 微细加工技术. 2008(05)
[8]微流控芯片模具非平面微电铸技术[J]. 朱学林,郭育华,刘刚,田扬超,褚家如. 功能材料与器件学报. 2008(02)
[9]微电铸技术及其工艺优化进展研究[J]. 李冠男,黄成军,罗磊,郭旻,于中尧,于军. 微细加工技术. 2006(06)
[10]电铸技术的发展及应用[J]. 朱保国,王振龙. 电加工与模具. 2006(05)
博士论文
[1]基于微流控芯片的微结构制品注塑成型工艺技术研究[D]. 刘莹.大连理工大学 2012
[2]微注塑成型充模流动理论与工艺试验研究[D]. 庄俭.大连理工大学 2007
[3]聚合物微流控芯片的制作、检测及仿真研究[D]. 文伟力.吉林大学 2007
[4]UV-LIGA-微细电火花加工组合制造技术基础研究[D]. 明平美.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]注塑成型PMMA微流控芯片热压键合研究[D]. 常宏玲.大连理工大学 2012
[2]微流控芯片注射压缩成型及其可视化的研究[D]. 王学虎.大连理工大学 2010
[3]聚合物微流控芯片压印成型模具关键技术研究[D]. 许龙芳.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[4]微结构塑件注射成型模拟与试验研究[D]. 张传赞.大连理工大学 2008
[5]基于CAE技术的注塑制品翘曲变形研究[D]. 杨虎振.江苏大学 2008
[6]分层微细电铸基础研究及装置设计[D]. 毛计庆.南京航空航天大学 2008
[7]温度压力作用下塑料流动对微通道成形影响的研究[D]. 尉元杰.大连理工大学 2006
[8]微电铸工艺参数对模具质量影响研究[D]. 肖日松.大连理工大学 2006
[9]基于微电铸的微通道热压成形模具制造技术的研究[D]. 褚德南.大连理工大学 2005
[10]聚合物微流控芯片的激光加工技术研究[D]. 朱迅.浙江大学 2004
本文编号：2946311
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